专利名称：利用刚性板静载试验实地测量双参数地基基床系数的方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域，具体指一种利用刚性板静力荷载试验实地测量双参数地基基床系数的方法。
背景技术：
目前，应用最为广泛的基床系数是单参数地基(Winkler地基)的基床系数，单参数地基模型将地基视为一系列侧面无摩擦的独立土柱，忽略了土体中存在的剪应力，由单参数地基模型确定的荷载——地基变形关系为W= Pik ,表明地基地表变形值研与刚性板的尺寸无关，只与板面荷载及压缩基床系数相关，而实际上地基变形不仅包括压缩变形还包括剪切变形，即地基地表变形值研不仅与板面荷载及压缩基床系数相关，还与剪切基床系数及刚性板的尺寸有关。
目前，由于地基土的非连续性，双参数地基模型中基床系数的确定存在很多困难，业内尚无成熟或较普遍认可的方法，更没有可行的实地测量方法。
发明内容
针对目前双参数地基基床系数确定困难的问题，本发明提供了一种利用不同平面尺寸刚性板静力荷载试验实地测量双参数地基基床系数的方法，能够有效的解决问题并且便于推广应用。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是
首先根据双参数地基模型的特性将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域、板边区域和板角区域(图1)，建立地基一刚性板系统的总势能泛函，采用能量变分法推导出双参数地基上矩形刚性板的荷载一变形平衡方程，建立了静力荷载下刚性板尺寸(a X/0、基床系数U，O、竖向荷载大小0°)与地基竖向变形(#)之间的关系式。采用常规地基承载板试验设备和方法，对某一选定平面尺寸刚性板荷载试验，获取不同平面尺寸刚性板的荷载0°)—地基竖向变形(#)关系曲线，选取在一定应力状态下的一组荷载和变形值(Λ #)，利用刚性板尺寸(a X/0、基床系数U，O、竖向荷载大小0°)与地基竖向变形(0之间的关系式，可建立一个以基床系数U，G)为待求未知量的关系方程。通过两种或两种以上尺寸的刚性板荷载试验，依照前述方法，可建立对应于一定受力状态下的关于基床系数aw)的一组方程，求解此方程组，可求得对应双参数地基的基床系数U，O。下面结合附图，对本发明进一步说明。
图I为刚性地基板土体区域划分示意图，刚性板下土体为板内区域，為、
为板边区域，为板角区域。
具体实施例方式结合附图，本发明的具体实施步骤如下
将地基划分为板内区域、板边区域為、和板角区域次、在荷载P作用下板内区域挠度为W。根据边界条件无穷远处各区域土体表面挠度为零，与板相接处为板边或板角挠度，即W,确定各区域土体表面挠度表达式。
_ 1]区域次:= We^yj (χ< < O);
JT
区域:诉(；^^；)=而相(O < x<a,y <0);
区域4 : w(x,^) =(a < χ,γ < 0);
謙)
区域 A : j)= we相 {a< χ,Ο <y <b);
区域A : w(x y) = wJ贫(κ<030 <y<h);
区域^6:i (U) =爾展 (x <0 i <> );
区域4 : #(U)=觸慕' (0 < x<a,h <y);
区域 A : w(x > ) =^ (a <x,b<y) °双参数地基一刚性板系统的总势能泛函Π ；
Π = Πι+Π2+Π3+Π4(I)
式中，EE1——刚性板的变形势能，II1 = O ；
Π>1——板下地基的变形(压缩和剪切)势能，n2 =；
Π3——板上集中荷载的势能，Π3=-Fw ；
Π4——板外地基的变形势能，
■η· I ff . _2 {9wY {
Π4 = - Ij ^ Aw +G — + — \dxdy ；
2JJ
a、b、w、W—分别为板长、板宽、板内区域及板外区域地基表面挠度。板角区域次、為、地基的变形势能
权利要求
1.一种测量双参数地基基床系数的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤首先根据双参数地基的受力特征，将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域、板边区域和板角区域，采用能量法求得双参数地基上矩形刚性板的平衡方程，建立静力荷载下刚性板尺寸(a X/0、基床系数(K)、竖向荷载大小0°)与地基竖向变形(W)之间的关系式；利用此关系式，采用常规地基承载板试验方法，获取不同平面尺寸刚性板在一定竖向荷载下的挠度，于是每一种平面尺寸的刚性板荷载试验可得到一个基床系数a，G)的关系方程；通过两种或两种以上尺寸的刚性承载板试验，可获取基床系数αο的一组方程组，利用此方程组可求得对应双参数地基的基床系数(々，G、。
全文摘要
本发明公开了一种利用刚性板静力荷载试验实地测量双参数地基的基床系数的方法。该方法将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域、板边区域和板角区域(附图1)，采用能量法推导出双参数地基上矩形刚性板的平衡方程，建立静力荷载下刚性板尺寸、基床系数、竖向荷载大小与地基竖向变形之间的关系式。利用此关系式，采用常规地基承载板试验方法，通过两种或两种以上尺寸的刚性承载板试验，获取不同平面尺寸刚性板在一定竖向荷载下的挠度，得到基床系数的一组方程组，求得对应双参数地基的基床系数。所述测试方法通过实测获取双参数地基的压缩基床系数k和剪切基床系数G，概念明确清晰，借助常规地基承载板试验设备和方法即可进行，便于应用和推广。
文档编号E02D1/00GK102776875SQ201210294310
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月19日 优先权日2012年8月19日
发明者周亮, 张望喜, 易伟建 申请人:张望喜